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[신소재 신기술(148)] "뇌 자극으로 촉각 되살린다"…의수 혁명 이끌 신기술
- 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 통해 촉각을 되살리는 기술이 개발됐다. 미국 시카고대학은 홈페이지를 통해 피츠버그 대학교를 포함한 공동 연구팀이 뇌에 직접 전기 자극을 주어 의수에 촉각을 느끼게 하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 뇌에 작은 전극을 이식해 로봇 팔을 움직이고, 로봇 팔의 센서가 감지한 촉각 정보를 다시 뇌로 전달하는 방식이다. 이 연구는 시카고 대학, 피츠버그 대학, 노스웨스턴 대학, 케이스 웨스턴 리저브 대학, 블랙록 뉴로테크의 과학자와 엔지니어들의 협력으로 수행됐다. 연구팀은 사지 기능을 상실한 사람들의 운동 제어 및 감각 회복을 목표로 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)와 로봇 의수를 설계, 제작, 구현 및 개선하고 있다. 시카고 대학의 신경과학자 찰스 그린스폰 박사는 "사람들은 타이핑, 걷기, 컵 잡기 등 시각 대신 촉각에 의존하는 경우가 얼마나 많은지 인지하지 못한다"며 "촉각을 느낄 수 없다면 어떤 일을 할 때도 손을 계속 봐야 하고, 물건을 쏟거나 깨뜨리거나 떨어뜨릴 위험이 있다"고 말했다. 그린스폰 박사 연구팀은 최근 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링'과 '사이언스'에 해당 기술에 대한 논문을 게재했다. 인공 촉각 구현, 어디까지 왔나 연구팀은 손을 움직이고 느끼는 뇌 부위에 작은 전극 배열을 이식하는 방법을 사용했다. 참가자는 움직임을 생각하는 것만으로 로봇 팔을 움직일 수 있고, 로봇 팔의 센서는 촉각 담당 뇌 부위에 '피질 내 미세 자극(ICMS)'이라는 전기 활동 펄스를 유발한다. 약 10년 동안 이러한 촉각 중추 자극은 손의 여러 부위에서 단순한 접촉 감각만 제공할 수 있었다. 그린스폰 박사는 "무언가를 만지고 있다는 느낌을 불러일으킬 수는 있었지만, 대부분 단순한 온/오프 신호였고, 종종 매우 약하고 손의 어느 부분에서 접촉이 발생했는지 알기 어려웠다"고 설명했다. 정확하고 안정적인 촉각, 그리고 움직임까지 네이처 바이오메디컬 엔지니어링에 발표된 첫 번째 연구에서 연구팀은 전기적으로 유발된 촉각이 안정적이고 정확하게 위치하며 일상적인 작업에 유용할 만큼 강력한지 확인하는 데 중점을 두었다. 테스트 참가자들의 촉각 중추에 있는 개별 전극에 짧은 펄스를 전달하고 각 감각을 어디에서 얼마나 강하게 느끼는지 보고하게 함으로써 연구원들은 손의 특정 부분에 해당하는 뇌 영역의 상세한 '지도'를 만들었다. 테스트 결과 두 개의 가까운 전극을 함께 자극하면 참가자는 더 강하고 명확한 촉각을 느껴 손의 정확한 부분에 대한 압력을 더 잘 파악할 수 있었다. 또한 연구팀은 동일한 전극이 지속적으로 특정 위치에 해당하는 감각을 생성하는지 확인하기 위해 철저한 테스트를 수행했다. 그린스폰 박사는 "첫날 전극을 자극했을 때 참가자가 엄지손가락에서 느꼈다면, 100일, 1,000일, 심지어 몇 년 후에도 동일한 전극을 테스트했을 때 여전히 거의 같은 지점에서 느낀다"고 말했다. 사이언스에 발표된 두 번째 연구에서는 인공 촉각을 더욱 몰입적이고 직관적으로 만들기 위해 노력했다. 연구팀은 촉각 영역이 겹치는 전극 쌍이나 클러스터를 식별한 후, 감각 지도에서 감각이 진행되도록 신중하게 조정된 패턴으로 활성화했다. 참가자들은 자극이 작고 불연속적인 단계로 전달되었음에도 불구하고 손가락 위로 부드럽게 미끄러지는 듯한 촉각을 느꼈다고 보고했다. 연구팀은 이 결과를 뇌가 감각 입력을 연결하고 '지각의 틈을 채워' 일관된 움직임으로 해석하는 놀라운 능력 덕분이라고 설명했다. 전극을 순차적으로 활성화하는 방식은 참가자가 복잡한 촉각 모양을 구별하고 만지는 물체의 변화에 반응하는 능력을 크게 향상시켰다. 참가자들은 손가락 끝에 전기적으로 '그려진' 알파벳을 식별할 수 있었고, 바이오닉 팔을 사용하여 손에서 미끄러지기 시작하는 스티어링 휠을 안정시킬 수 있었다. 더욱 실감나는 신경 보철 기술 기대 연구팀은 전극 설계와 수술 방법이 계속 개선됨에 따라 손 전체에 대한 범위가 더욱 정밀해져 더욱 실감 나는 피드백을 제공할 수 있기를 기대한다. 피츠버그 대학의 재활의학과 부교수이자 자극 연구 책임자인 로버트 건트 박사는 "이 두 연구 결과를 로봇 시스템에 통합하여 단순한 자극 전략으로도 사람들이 뇌로 로봇 팔을 제어하는 능력을 향상시킬 수 있음을 보여주었다"고 말했다. 그린스폰 박사는 이 연구의 동기가 사지 절단이나 마비로 고통받는 사람들의 독립성과 삶의 질을 향상시키는 것이라고 강조했다. 그는 "우리 모두는 부상을 입고 사지를 사용할 수 없게 된 사람들을 돕고 싶어한다"며 "이 연구는 그들을 위한 것이다. 이것이 우리가 사람들에게 촉각을 되돌려주는 방법이다. 복원 신경 기술의 최전선이며 뇌의 다른 영역으로 접근 방식을 확장하기 위해 노력하고 있다"고 말했다. 연구팀은 "촉각을 느끼는 뇌 부위를 정확히 파악하고, 전기 자극을 미세하게 조절하는 게 관건"이라며 "앞으로 전극 설계와 수술 방법을 개선해 더욱 실감나는 촉각을 구현할 수 있도록 노력할 것"이라고 밝혔다. 이 접근 방식은 다른 유형의 감각 상실이 있는 사람들에게도 희망을 준다. 연구팀은 유방 절제술 후 촉각을 회복할 수 있는 이식형 장치를 개발하는 '바이오닉 유방 프로젝트'를 위해 시카고 대학의 외과 의사 및 산부인과 의사와 협력하고 있다. 아직 많은 과제가 남아 있지만, 이러한 최신 연구는 촉각을 회복하는 길이 점점 더 명확해지고 있음을 보여준다.
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[신소재 신기술(148)] "뇌 자극으로 촉각 되살린다"…의수 혁명 이끌 신기술
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뉴럴링크, FDA 허가로 6월 중 두 번째 환자 대상 뇌 임플란트
- FDA(미국식품의약국)의 공식 허가에 따라 일론 머스크의 바이오 칩 스타트업 뉴럴링크(Neuralink)가 두 번째 뇌 이식 수술을 시행할 예정이라고 월스트리트저널, ARS테크티카 등 외신이 21일(현지시간) 전했다. 뉴럴링크는 29세의 사지마비 환자 놀란드 아르보를 대상으로 첫 번째 브레인 칩을 뇌에 임플란트해 컴퓨터 커서를 움직이게 하는 등의 실험을 진행해 왔다. 최근 보도에서 아르보에 이식된 칩에 약간의 버그가 생겼으며, 뇌에 이식된 전극이 있는 실(스레드)의 15%만이 제대로 작동했던 것으로 알려졌다. 나머지 85%의 스레드는 상실되었으며, 외부 신호를 거의 또는 전혀 수신하지 못했다고 한다. 그러나 뉴럴링크는 뇌 신경계의 이상으로 신체 장애를 겪는 환자를 대상으로 칩 임플란트 실험을 계속한다는 방침이며, 이번에 FDA로부터 두 번째 환자를 대상으로 하는 칩 이식 수술 허가를 받았다. 이에 뉴럴링크는 공식 블로그를 통해 경추 척추 손상 또는 루게릭병으로 손 사용이 어려운 환자를 대상으로 칩 이식 신청을 받는다고 전했다. 뉴럴링크는 이달 초 블로그에서, 칩에는 머리카락보다 가는 64개의 스레드가 연결되며 각 스레드에는 16개의 전극이 달려 총 1024개의 전극이 탑재돼 신호를 전달한다고 밝혔다. 전극이 달린 스레드는 디코딩될 수 있는 신호를 기록하기 위해 뉴런 근처에 외과적으로 이식된다. 스레드가 연결된 칩은 현재는 거의 사용하지 않지만 50원짜리 동전 정도의 크기이며, 여기에는 선호처리, 전기공급, 통신 등의 기능이 집약돼 있다. 아르보에게는 이식된 칩의 경우 앞서 기술했듯이 전극의 85%가 수축하면서 자리를 이탈해 연결이 끊어졌다. 전극의 15%만 작동하면서 데이터 전송량이 크게 줄어든 것. 이상이 발생한 칩을 점검하는 과정에서 뉴럴링크는 신경 신호를 디코딩하는 전극 데이터의 손상 부분 알고리즘을 조정할 수 있었으며 현재는 안정화된 상태라고 밝혔다. 월스트리트저널은 뉴럴링크가 두 번째 시험 참가자에게 칩을 외과적으로 이식하기 위해 준비하고 있는 상황을 보도했다. 뉴럴링크는 6월 중 2차 수술을 실시한다는 계획이며, 대상자를 선정하면 곧바로 수술에 나설 예정이다. 뉴럴링크는 미세한 와이어를 환자의 뇌 조직 깊숙이 이식하기만 하면 스레드가 제자리를 유지할 수 있을 것이라고 예상했다. 이에 따라 뉴럴링크는 아르보의 뇌 이식에 사용된 3mm~5mm 깊이가 아닌 8mm의 스레드를 이식할 계획이며, 이 역시 FDA로부터 승인을 받은 것으로 알려졌다. 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 칩은 수년 동안 연구개발과 실험을 지속해 왔다. 2006년에는 사지마비 환자가 이메일을 열고, 장치를 작동하고, 의수와 로봇 팔을 제어하는 데 사용할 수 있는 ‘신경 커서’를 제어할 수 있는 첫 번째 브레인 칩 사례를 보고했다. 사용된 칩은 96개의 전극을 장착한 유타 어레이(Utah Array)였으며, 이는 뇌 조직에 최대 1.5mm까지 침투할 수 있었다.
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뉴럴링크, FDA 허가로 6월 중 두 번째 환자 대상 뇌 임플란트
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달, 수축 현상과 강력한 '월진' 발생⋯미래 탐사 영향은?
- 과학자들이 달이 지속적으로 줄어들고 있다는 사실을 발견했다. 미국 매체인 크론(CHRON)은 워싱턴 스미소니언 연구소의 연구 결과를 인용해 달이 지속적으로 수축하고 있으며, 이로 인해 강력한 '월진'이 발생하고 있다고 최근 보도했다. 워싱턴 스미소니언 연구소의 토마스 R. 와터스(Thomas R. Watters) 박사가 이끄는 연구팀은 달 표면의 지형 변화를 분석해 지난 수억 년 동안 달의 둘레가 약 46미터 이상 줄어들었다는 것을 밝혀냈다. 이는 달 내부가 점차 냉각되면서 수축하기 때문이라는 설명이다. '추력 단층' 절벽 현상 연구팀에 따르면 수축으로 인해 달 표면에는 주름이 생기고, '추력 단층'이라고 불리는 절벽이 나타났다. 특히 문제는 달 남극 지역에서 나타나는 뒤틀림으로, 이 지역은 미 항공우주국(NASA·나사)가 미래 유인 아르테미스 임무를 위해 제안한 지역 중 하나다. 과학자들은 이 지역의 뒤틀림이 미래 인간 탐사에 위험을 초래할 수 있다고 지적했다. 달에서는 지진과 유사한 현상인 '월진'이 발생한다. 월진은 달 내부의 단층으로 인해 발생하며, 건물과 장비 등을 손상시킬 수 있는 위험이 있다. 문제는 월진이 지진보다 훨씬 긴 기간 동안 지속될 수 있다는 것이다. 1970년대에 기록된 규모 5의 월진은 오후 내내 계속되었다고 전해졌다. 달 수축이 미래 탐사 계획에 미치는 영향 와터스 박사는 "젊은 추력 단층의 전 지구적 분포, 활동 가능성, 그리고 진행 중인 전 지구적 수축으로 인해 새로운 추력 단층을 형성할 수 있는 가능성은 달에 영구적인 전초 기지의 위치와 안정성을 계획할 때 고려해야 한다"고 강조했다. 과학자들은 달 표면과 지진 활동을 철저히 조사해 인간 탐사에 위험한 지역을 식별하고 있다. 니콜라스 슈머(Nicolas Schmerr) 연구원은 "곧 다가올 유인 아르테미스 임무에서는 우주 비행사, 장비, 그리고 기반 시설을 안전하게 지키는 것이 중요하다"고 말했다. 그는 "이 연구를 통해 달에서 우리를 기다리고 있는 위험 요소들을 미리 파악하고 대비할 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 아르테미스 임무는 2025년까지 남성과 여성 우주 비행사를 포함한 인간을 달 표면에 보내는 NASA의 계획이다. 이는 1972년 아폴로 17호 이후 처음으로 인간이 달에 발을 디딘 역사적인 사건이 될 것으로 보인다. 와터스 박사의 연구팀은 달 표면의 지형 변화를 분석하기 위해 레이저 고도계, 이미지, 지진 데이터를 사용했다. 그들은 달 표면에 있는 '만곡선'이라는 특징을 중점적으로 연구했다. 만곡선은 달 표면의 수축으로 인해 형성된 주름을 나타낸다. 연구팀은 만곡선의 크기와 분포를 분석하여 달이 얼마나 많이 수축했는지를 정밀히 계산했다. 뿐만 아니라, 연구팀은 달 궤도선에 장착된 지진계 데이터를 활용해 달 남극 지역에서 발생한 월진을 조사했다. 그들은 월진이 지진보다 훨씬 오랜 기간 동안 지속되고 더 많은 에너지를 방출한다는 결론을 도출했다. 이러한 연구 결과는 미래 달 탐사 계획에 상당한 영향을 미칠 것으로 예상된다. 과학자들은 달 탐사 임무를 계획할 때 안전한 착륙 지점을 선택하고, 강력한 월진으로부터 우주 비행사와 장비를 보호할 수 있는 방법을 개발해야 한다는 중요한 고려사항을 확인했다. 과학자들이 발견한 달의 수축과 강력한 월진은 미래 달 탐사에 새로운 도전 과제를 제시하고 있다. 과학자들은 이러한 문제를 지속적인 연구를 통해 해결하고, 안전하며 성공적인 달 탐사를 가능케 하는 방법을 모색해야 할 것이다.
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달, 수축 현상과 강력한 '월진' 발생⋯미래 탐사 영향은?
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[퓨처 Eyes(9)] 인간 피부와 유사한 '로봇 스킨' 개발
- 로봇 기술이 급속도로 발전하면서 인간의 피부와 매우 유사한 로봇용 '스킨'이 개발됐다. 기술 전문매체 테크X플로어는 지난 10월 26일(현지시간) 캐나다의 브리티시컬럼비아대학교(UBC) 엔지니어들이 인간 피부와 거의 흡사한 획기적인 '로봇 스킨'을 개발했다고 전했다. UBC와 혼다의 연구팀은 이 '로봇 스킨'을 공동 개발했다. 이 스킨은 스마트하고, 신축성이 있으며 고감도의 특성을 가지고 있다. 이러한 성질로 인해 로봇공학과 보철 분야에서 광범위한 응용이 가능할 것으로 보인다. 연구팀은 이 새로운 센서 스킨이 의수나 로봇 팔 표면에 적용될 경우, 촉각 자극에 민첩하게 반응해 부드러운 과일 조각 같은 것을 손상시키지 않고 들어올 릴 수 있다고 설명했다. 또 이 센서는 인간의 피부처럼 부드럽게 촉각이 전달되어 로봇과 사람 간의 보다 안전하고 자연스러운 상호작용이 가능하다고 덧붙였다. UBC 응용과학부 전기·컴퓨터 공학 박사 과정에서 이 센서 개발에 참여한 연구 저자인 미르자 사퀴브 사와르(Mirza Saquib Sarwar) 박사는 "우리 센서는 여러 유형의 힘을 감지할 수 있어 의수나 로봇 팔이 촉각 자극에 민첩하고 정확하게 반응할 수 있다. 예를 들어, 로봇 팔은 달걀이나 물컵과 같이 깨지기 쉬운 물체를 부딪히거나 떨어뜨리지 않고 안정적으로 잡을 수 있다"고 밝혔다. 로봇 스킨 센서 관련 연구 논문은 '사이언티픽 리포트 저널(Scientific Reports Journal)'에 게재됐다. 실리콘 고무로 기계에 촉감 부여 이 로봇 스킨 센서는 주로 영화에서 보이는 피부 특수 효과를 만들 때 사용되는 실리콘 고무로 만들어졌다. 연구팀이 독특하게 디자인한 이 센서는 사람의 피부처럼 유연하게 구부러지며 주름지게도 할 수 있다. UBC의 첨단 재료·공정 공학 연구소(AMPEL)의 전기·컴퓨터 공학 교수이자 이 연구의 수석 연구 저자인 존 매든 박사는 "우리 센서는 터치스크린처럼 약한 전기장을 사용하여 멀리 떨어진 곳에서도 물체를 감지한다. 하지만 이 센서는 터치스크린과 달리 유연하고 표면 안팎으로 가해지는 힘을 감지할 수 있다. 사람과 접촉하는 로봇에 이 기술을 채택하는 것이 핵심적인 요소"라고 설명했다. UBC 연구팀은 휴머노이드 로봇 분야에서 오랜 연구 경험이 있는 혼다의 프론티어 로보틱스 연구 기관과 협력하여 이 기술을 개발했다. 혼다는 1980년대부터 이족보행 인간형 로봇인 '아시모(Asimo)'를 비롯하여 보행 보조 장치와 새로운 혼다 아바타 로봇 등 다양한 휴머노이드 로봇을 개발해왔다. 혼다가 2030년대 실용화를 목표로 개발 중인 원격 조작 로봇 '혼다 아바타로봇'은 2022년 3월 국제로봇전에서 처음 공개됐다. 이 아바타 로봇은 가상현실(VR) HMD(헤드 마운트 디스플레이)와 글러브를 착용한 사용자가 원격으로 조종할 수 있는 휴머노이드 로봇이다. 이 로봇의 주요 특징은 혼다의 이족보행 로봇 '아시모'의 기술을 기반으로, 자율 기능을 인공지능(AI)이 지원하는 원격조종 기술에 도입한 것이다. 아바타 로봇은 AI 데이터를 기반으로 사용자의 의도를 파악하고 실행한다. 예를 들어, 사용자가 로봇에게 물이 담긴 컵을 들게 하면, 로봇은 사용자의 손 움직임을 분석하여 '물을 안전하게 붓고 싶다'는 의도를 인식하고 실행한다. 혼다의 이 아바타 로봇은 AI와 로보틱스 기술을 활용하여, 섬세한 동작과 강력한 힘을 동시에 구현한다. 로봇은 작은 물체를 섬세하게 집거나 단단한 뚜껑을 여는 것 같은 강력한 동작도 수행할 수 있다고 한다. 프론티어 로보틱스의 수석 엔지니어이자 로봇 스킨 연구의 수석 저자 중 한 명인 이시자키 류스케(Ishizaki Ryusuke) 씨는 "매든 박사의 연구팀은 유연한 센서 분야에서 높은 전문성을 가지고 있다. 이런 전문 팀과 함께 작업해 로봇용 촉각 센서를 개발할 수 있어 매우 기쁘다"고 말했다. 로봇 스킨의 실용성과 확장 가능성 연구팀은 이 새로운 센서의 제작이 간단하며, 넓은 영역을 커버할 수 있고 대량 생산에도 적합하다고 설명했다. 매든 박사는 센서와 인텔리전스의 결합을 통해 기계의 기능이 향상되어, 사람들이 기계와 더 자연스럽게 상호작용할 수 있게 되었다고 말했다. 그러나 그는 아직도 달성해야 할 많은 것이 있다고 덧붙였다. 그는 "사람의 피부는 로봇 센서 기술보다 100배 더 많은 감지 지점을 가지고 있으며, 이를 통해 다양한 작업을 수행할 수 있다. 센서가 온도와 손상을 포함하여 피부와 유사한 능력을 가지게 되면, 로봇은 어떤 신호에 주의를 기울이고 어떻게 반응해야 하는지 더 스마트하게 판단할 수 있을 것"이라고 말했다. 매든 박사는 센서 기술과 인공지능이 함께 발전해 나가야 하며, 이를 통해 더욱 지능적이고 인간다운 로봇이 탄생할 것으로 기대했다. 인공지능과 결합된 로봇 기술은 인간의 다양한 능력을 앞으로 어떻게 구현할 수 있는지에 대한 호기심을 더욱 자극하고 있다.
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[퓨처 Eyes(9)] 인간 피부와 유사한 '로봇 스킨' 개발
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생체공학 로봇 손, 절단 부위 재건 수술 혁신
- 약 20년 전 농사 중 사고로 오른팔을 잃은 스웨덴 여성 카린(Karin)은 의수 보조 장치를 사용해왔지만, 그 장치의 불편함으로 인해 큰 스트레스와 고통을 겪어야 했다. 그녀는 의수 보조 장치를 사용하면서도 팔의 통증으로 많은 어려움과 스트레스를 겪었고, 다양한 진통제를 복용해야만 했다. 하지만 최근 새로운 생체공학 수술 방법의 개발로 인해, 절단된 신체 부위를 가진 사람들에게 희망의 빛이 보이기 시작했다. 영국 야후 뉴스(yahoo news)에 따르면 이 새로운 수술 방법은 전극을 이용해 의수와 신경계를 연결하는 것으로, 절단된 신체 부위를 가진 사람들의 삶에 큰 변화를 가져올 것으로 보인다. 연구팀은 인간과 기계를 연결하는 새로운 인터페이스 기술을 개발했다. 이는 '골집합술'이라 불리는 기술로 스켈레톤(skeleton, 뼈대)에 영구적인 임플란트를 부착하는 수술과, 절단된 부위와 신경계를 직접 연결하는 재건 수술을 결합했다. 연구팀은 카린의 팔을 재건하기 위해 티타늄 임플란트를 이용하여 반두근과 요골 뼈에 수술했다. 그 후 절단된 신경을 수술로 자유 근육 이식을 통해 이식했고, 이를 전극과 연결해 자체 근육과 자유 근육 이식물, 그리고 요골 신경에도 이식했다. 사이언스 로보틱스(Science Robotics) 저널에 게재된 논문에서 카린은 "일상생활에서 계속해서 보철물을 사용하고 있다"며 "나에게 이 연구는 더 나은 삶을 제공했기 때문에 많은 의미가 있다"고 말했다. 논문에서는 기존의 인공 의수나 의족이 사용하기 불편하고, 기능이 제한적이며 신뢰성이 떨어진다고 지적했다. 새로운 신경-근골격 인터페이스 기술은 이런 문제점들을 해결하며, 신경적 제어가 가능한 보철 장치의 일상적인 사용을 가능하게 하는 새로운 방법을 제시했다. 호주 생체공학 연구소의 신경 보철 연구 책임자이자 스웨덴 생체공학 및 통증 연구 센터(CBPR)의 설립자인 맥스 오리츠 카탈란(Max Ortiz Catalan) 교수는 " 카린은 팔꿈치 아래 부분이 절단된 환자 중 이 새로운 기술을 처음으로 받아들인 사람이다"라며 "이것은 일상에서 독립적이고 안정적으로 사용할 수 있는 고도로 통합된 첨단 생체공학적 손이다"라고 밝혔다. 또한 그는 "카린이 이 보철물을 수년 동안 일상 활동에서 편안하고 효과적으로 사용했다는 것은, 이 새로운 기술이 사지를 잃은 많은 사람들의 삶에 변화를 가져올 큰 잠재력을 가지고 있다는 확실한 증거"라고 덧붙였다. 이번 수술은 MIT 연구협력교수겸 예테보리대학교 부교수이자 인테그럼 최고경영자(CEO)인 리카드 브레네마크(Rickard Branemark) 교수가 주도했다. 브레네마크 교수는 "티타늄 임플란트를 뼈에 생물학적으로 통합함으로써, 절단된 부위의 치료와 재활을 혁신적으로 발전시킬 수 있는 새로운 기회를 열었다"며, "골집합술과 재건 수술, 임플란트 전극, 그리고 인공 지능을 결합함으로써 인간의 기능을 전례 없이 향상시킬 수 있는 방법을 제공한다"고 설명했다. 그는 "팔꿈치 아래 절단에 대한 치료는 특별한 도전과제를 가지고 있으며, 이러한 신기술의 성공적 적용은 상지 재건 분야에서의 중요한 발전을 의미한다"고 덧붙였다. 이에 앞서 약 10년 전인 지난 2013년 2월 미국 보스턴에서 개최된 미과학증진협회 연례총회에 참석한 스위스 로잔공대의 실베스트로 미체라 신경 엔지니어링 연구소장은 로마에 거주하는 20대 남성에게 '바이오닉 핸드' 이식을 계획하고 있음을 밝혔다. 외신 보도에 따르면, 이 바이오닉 핸드는 팔의 신경과 뇌가 연결되어 있어 환자가 손의 감촉을 느끼고, 더욱 정교한 동작을 수행할 수 있게 설계됐다. 그러나 당시의 임상 실험에서는 바이오닉 핸드가 절단된 환자의 신경과 완벽하게 연결되지 않아, 기본적인 움직임인 주먹 쥐기나 물병 잡기 등만 가능했다고 전해졌다. 지난 10년 동안 엄청난 기술 발전을 보인 카린이 이식한 이 로봇 손은 '미아 핸드(Mia Hand)'로 불리며, 프렌실리아(Prensilis)에서 개발됐다. 프란체스코 클레멘테(Francesco Clemente) 프렌실리아 전무이사는 "보철물을 성공적으로 사용하려면 사용자의 적극적인 수용이 중요하다"며 "기술적 성능을 넘어, 프렌실리아는 사용자의 미적 취향에 따라 완벽하게 맞춤 설정이 가능한 보철 손을 개발하는 데 주력했다"고 밝혔다. 그는 "사용자들이 자신의 보철물에 자부심을 가질 수 있도록 하고, 잃어버린 신체 부위에 대해 부끄러워하지 않도록 하는 것이 우리의 목표였다"라고 설명했다.
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생체공학 로봇 손, 절단 부위 재건 수술 혁신
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